Jégkristályosodása

Jégkristályosodása a víz rendezett kristályosodásának folyamata, amely során a vízmolekulák rendezett hálózatot alkotva jégkristályokat képeznek. A jelenség két fő útja ismert: a folyadék megfagyása a hőmérséklet csökkenése hatására, és a vízpárából való közvetlen kristályosodás, az úgynevezett depózió. Természetben leggyakoribb példája a hókristályok képződése, amelyek a felhőkből kikelve a levegő nedvességét megfagyasztva jelennek meg.

Mechanizmusát a nukleáció és a növekedés folyamata írja le. A nukleáció során létrejön egy kis mag, amelyhez a vízmolekulák hozzátapadnak, ez lehet belső, homogén nukleáció vagy felületi, heterogén nukleáció, amelyet por- vagy szennyeződésfelületek, mikroszennyeződések vagy edények is katalizálhatnak. A megfagyott mag körül a kristálylécvek növekednek, formájuk pedig a hőmérséklettől, páratartalomtól és szennyezettségtől függ. A természetben a leggyakoribb szerkezet a jég Ih, egy hexagonális kristályszerkezet, amelyet a földi környezet nyomása alatt stabilizál.

Fizikai jellemzők és változatosság: a közönséges hőmérsékleten és normál nyomáson a jég Ih dominál, de magasabb nyomásokon különböző polimorfok (például ice II, III stb.) léphetnek fel. A hókristályok formája bonyolult lehet, a hőmérséklet és a relatív páratartalom függvényében: plates, oszlopok vagy összetett dendritikus alakzatok alakulhatnak ki. Impurítások és felületi érdességek gyorsíthatják vagy gátolhatják a növekedést.

Jelentőségét a meteorológia, klímatudomány és a cryogén technológiák területén egyaránt hangsúlyozzák, mivel az ice Ih szerkezete és a kristálytípusok befolyásolják a felhők albedóját, a diffúziót és a hó felépítését.